lugar, lleno de materia y energía, en diversas formas, actuando en el escenario del espaciotiempo, de acuerdo con las leyes de la física. Así lo ejemplifica esta imagen del telescopio espacial Hubble del cúmulo de galaxias IDCS J1426.5+3508. Sin embargo, ¿cuánto hay que quitar antes de quedarse realmente sin nada? NASA, ESA y M. Brodwin (Universidad de Missouri)

Cuando observamos nuestro mundo y nuestro Universo hoy en día, hablamos y pensamos en todas las cosas que hay en él. Éstas van desde las partículas, los átomos y los seres humanos hasta los planetas, las estrellas, las galaxias y las estructuras más grandes de todas. Dependiendo de lo que nos interese, podemos hablar de gas, polvo, radiación, agujeros negros o incluso materia oscura. Pero todas las cosas que vemos, observamos o inferimos la existencia de hoy podrían no haber estado ahí desde siempre. Algunas de ellas surgieron a partir de una materia preexistente que ya existía, pero otras parecen haber surgido de la nada. Como es lógico, no todo el mundo se pone de acuerdo sobre lo que queremos decir, científicamente, cuando hablamos de lo que es realmente la «nada». Dependiendo de a quién se le pregunte (o cuándo se le pregunte), se puede obtener uno de los cuatro significados distintos. He aquí por qué todos ellos son relevantes.

otras galaxias en su vecindad para 100 millones de años luz en cualquier dirección. Aún así, esto no es una verdadera realización del espacio vacío. ESA/Hubble & NASA y N. Gorin (STScI); Agradecimientos: Judy Schmidt

1.) Un tiempo en el que su «cosa» de interés no existía. ¿Cómo hizo el Universo los planetas? ¿Y las estrellas? ¿Qué hay de la asimetría de la materia? Estas cosas no siempre existieron, sino que tuvieron que ser creadas. Cuando se conoce el mecanismo, normalmente decimos que nuestra «cosa» se creó a partir de algo, y no de nada. Los planetas proceden del detritus reciclado de generaciones anteriores de estrellas, en las que se crearon los elementos pesados que componen sus núcleos y superficies sólidas y que luego fueron expulsados al medio interestelar. Las estrellas proceden de nubes de gas en contracción, que contienen regiones lo suficientemente densas y calientes como para encender la fusión nuclear. Tanto los planetas como las estrellas son materia que proviene de formas preexistentes de materia; son una cosa que proviene de algo, y no de la nada.

la radiación, con un poco más de materia que se crea en algún momento, lo que lleva a nuestro Universo hoy. Cómo se produjo esa asimetría, o surgió de donde no había asimetría para empezar, sigue siendo una pregunta abierta. E. Siegel / Más allá de la galaxia

Pero la materia que tenemos hoy no provino de materia preexistente. En algún momento del pasado lejano, el Universo estaba compuesto por cantidades iguales de materia y antimateria; las leyes de la física que hemos descubierto sólo nos permiten crearlas en cantidades iguales. Sin embargo, el Universo que tenemos hoy en día está hecho en su inmensa mayoría de materia y no de antimateria, donde cada una de los miles de millones de galaxias que conocemos está hecha de materia y no de antimateria. ¿De dónde viene la asimetría de nuestra materia? De un estado previamente simétrico; de un estado en el que la materia y la antimateria existían en cantidades iguales. De una época en la que no había asimetría. Según algunos, esto significa que la materia que tenemos hoy surgió de la nada, aunque otros que se adhieren estrictamente a una de las otras definiciones lo discuten.

Aún así, nadie discute que el problema científico de la bariogénesis, o el origen de la asimetría materia-antimateria, es uno de los rompecabezas más acuciantes de la física teórica actual. Abundan muchas ideas y mecanismos sobre cómo llegó a existir nuestra materia (y no la antimateria), pero nos faltan las pruebas necesarias para declarar un vencedor.

para tres de las cuatro fuerzas (excepto la gravedad), el conjunto completo de partículas descubiertas y todas sus interacciones. A partir de la teoría del campo cuántico asociada, también podemos averiguar las propiedades del vacío cuántico. Proyecto de Educación Física Contemporánea / DOE / NSF / LBNL

2.) El espacio vacío. Piensa en todas las «cosas» que existen hoy en el Universo. Piensa en cada constituyente fundamental de la materia; en cada quantum de radiación; en cada agujero negro; en cada masa; en cada partícula y antipartícula. Ahora, imagine que los elimina a todos. Imagina que de alguna manera los sacas del Universo, sin dejar nada más que el espacio vacío. ¿Qué quedaría? Algunos llaman a eso «nada», y están bastante contentos con esa definición.

Cálculo que muestra partículas virtuales en el vacío cuántico. Incluso en el espacio vacío, esta energía del vacío es distinta de cero. Derek Leinweber

La entidad conocida como espaciotiempo sigue ahí, al igual que las leyes de la física. Todos los campos presentes en el espacio vacío, desde el campo de Higgs hasta los campos gravitacionales y los campos cuánticos que a menudo visualizamos como pares partícula-antipartícula que entran y salen de la existencia, siguen existiendo. Las leyes físicas, como la teoría cuántica de campos, siguen existiendo; la relatividad general sigue existiendo; las constantes fundamentales no sólo siguen existiendo, sino que tienen los mismos valores que hoy. Y el propio vacío del espacio vacío sigue teniendo una energía de punto cero que no es cero. Esto se manifiesta como energía oscura hoy en día, y con un valor no nulo muy diferente en el pasado lejano, fue la fuerza impulsora de la inflación cosmológica. Cuando la gente habla de que el Universo surge de la nada, este es el tipo de «nada» al que se refieren: el Big Bang caliente que nace de la inflación.

Materia, energía o curvatura de ningún tipo. Si este espacio tiene la energía de punto cero más baja posible, no será posible reducirlo más. Amber Stuver / Living Ligo

3.) El espaciotiempo vacío en el estado de menor energía posible. ¿Qué pasaría si la energía del punto cero del Universo se redujera a su verdadero estado básico? Cuando la inflación llegó a su fin, se produjo un enorme descenso de la energía del vacío del Universo: desde la escala de inflación hasta el valor que tiene hoy. Ese descenso de la energía del espacio vacío fue el responsable del aumento masivo de la energía de las partículas, y del origen del Big Bang caliente. Pero no hay ninguna garantía de que estemos ahora mismo en el verdadero estado de menor energía; es posible que estemos simplemente en un estado de falso vacío, y que el verdadero vacío nos espere después de otra transición catastrófica que altere el Universo.

la energía E es mayor que la del verdadero vacío o estado básico, pero hay una barrera que impide que el campo ruede clásicamente hacia el verdadero vacío. Durante la inflación. el Universo no está en un verdadero estado de vacío; hoy, puede que tampoco lo esté. Usuario de Wikimedia Commons Stannered

Si se llegara a cualquiera que sea el verdadero estado de vacío y se expulsara toda la materia, la energía, la radiación y las ondulaciones del espaciotiempo del Universo, ¿qué quedaría? Esa es, quizás, la idea última de lo que puede ser la «nada física»: donde todavía tienes un escenario para que el Universo actúe. Puede que no haya actores, ni reparto, ni guión, ni escena, pero en el gran abismo de la nada, todavía tienes un escenario. El vacío cósmico estaría al mínimo; no habría esperanza de extraer trabajo, energía o partículas reales de este vacío, pero el espacio-tiempo y las leyes de la física seguirían existiendo. En teoría, si se añadiera una partícula a este Universo, no sería tan diferente de una partícula aislada que existiera en nuestro Universo actual.

El Universo debe sus orígenes al Big Bang caliente. Más fundamentalmente, el Universo que tenemos hoy sólo puede surgir debido a las propiedades del espaciotiempo y las leyes de la física. Sin ellas, no podemos tener existencia en ninguna forma. NASA / GSFC

4.) Lo que te queda cuando quitas todo el Universo y las leyes que lo rigen. Por fin se puede concebir la eliminación de todo, incluyendo el espacio, el tiempo y las reglas que rigen cualquier tipo de partículas o cuantos de energía. Esto crea un tipo de «nada» para la que los físicos no tienen definición. Esto va más allá de la «nada» tal y como existe en el Universo, en lugar de realizar una especie de nada absoluta filosófica. Pero en el contexto de la física, no podemos dar sentido a este tipo de nada. Tendríamos que suponer que existe tal cosa como un estado fuera del espacio y del tiempo, donde se puede tener la emergencia del espaciotiempo a partir de este hipotético estado de la nada verdadera.

¿Pero es eso posible? ¿Cómo surge el espaciotiempo en un lugar determinado, cuando no existe el espacio? ¿Cómo se puede crear el principio del tiempo si no existe el concepto de algo como «antes» sin que el tiempo ya exista? ¿Y de dónde surgirían entonces las reglas que rigen las partículas y sus interacciones? ¿Significa esta definición final de «nada» algo en absoluto, o es sólo una construcción lógica sin significado físico propio?

Las fluctuaciones en el espaciotiempo mismo a escala cuántica se estiran a lo largo del Universo durante la inflación, dando lugar a imperfecciones tanto en la densidad como en las ondas gravitacionales. Aunque el espacio que se infla puede llamarse con razón «nada» en muchos aspectos, no todo el mundo está de acuerdo. E. Siegel, con imágenes derivadas de ESA/Planck y del grupo de trabajo interinstitucional del DoE/NASA/ NSF sobre la investigación del CMB

Aquí no hay consenso. Con la ambigüedad que tiene el lenguaje, puedes decir «nada» y estar refiriéndote legítimamente a cualquiera de ellas, con los puristas esperando ansiosamente para gritarte si te atreves a usar «nada» en un contexto que sea menos puro que su definición. Si algo surgió fundamentalmente donde antes no existía, puedes llamarlo nada, pero no todo el mundo estará de acuerdo. Si se quita toda la materia, la antimateria, la radiación e incluso la curvatura espacial, ciertamente se puede afirmar que eso es la «nada», pero hay algunas «cosas» que siguen existiendo. Si se quita la energía inherente al propio espacio, dejando sólo el espacio-tiempo y las leyes de la naturaleza, también se puede llamar a eso «nada». Pero filosóficamente, algunas personas seguirán estando insatisfechas. Sólo quitando eso también, algunos aceptarán finalmente llamar a tal entidad «nada».»

Se predice que el Modelo existe como consecuencia de las leyes de la física. Sin esas leyes, o sin el escenario del espaciotiempo, ¿puede surgir alguna vez algo sensato? E. Siegel / Más allá de la galaxia

¿Entonces quién tiene razón? Todos la tienen, a su manera. La clave no es discutir o pelear sobre lo que realmente es la «nada», sino aceptar y entender estas definiciones tal y como las usa la gente. Es primordial no confundir un significado con otro, ni entrar en una disputa sobre por qué es incorrecto utilizar una palabra de una manera determinada. En lugar de eso, cuando alguien -sobre todo un científico- dice la palabra «nada», hay que intentar comprender qué significado está utilizando y cuál es el fenómeno que está intentando explicar. Por mucho que nuestra imaginación nos lleve, la única forma verdadera de conocimiento que podemos esperar sobre cualquier cosa se basa en ponerla a prueba en nuestra propia realidad física. Todo lo demás, por muy lógico que sea, no es más que una construcción de nuestra mente.

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